Ejemplos de velocidad angular

Contenidos
  1. Ejemplos de velocidad angular en la vida real
  2. ¿Cuáles son 3 ejemplos de movimiento angular?
  3. ¿Cuál es un ejemplo de velocidad angular en el deporte?
  4. ¿Cuáles son ejemplos de velocidad angular constante?
    1. Ejemplos de movimiento angular
    2. Velocidad angular del eje
    3. Ejemplo de velocidad angular instantánea

Ejemplos de velocidad angular en la vida real

En Cinemática estudiamos el movimiento a lo largo de una línea recta e introdujimos conceptos como desplazamiento, velocidad y aceleración. La cinemática bidimensional trata del movimiento en dos dimensiones. El movimiento de proyectil es un caso especial de la cinemática bidimensional en el que el objeto se proyecta en el aire, estando sujeto a la fuerza gravitatoria, y aterriza a cierta distancia. En este capítulo consideramos situaciones en las que el objeto no aterriza, sino que se mueve en una curva. Comenzamos el estudio del movimiento circular uniforme definiendo dos magnitudes angulares necesarias para describir el movimiento de rotación.

Cuando los objetos giran alrededor de algún eje -por ejemplo, cuando el CD (disco compacto) de la figura gira alrededor de su centro- cada punto del objeto sigue un arco circular. Consideremos una línea que va desde el centro del CD hasta su borde. Cada fosa utilizada para grabar sonido a lo largo de esta línea se mueve en el mismo ángulo en la misma cantidad de tiempo. El ángulo de rotación es la cantidad de rotación y es análogo a la distancia lineal. Definimos el ángulo de rotación \(\Delta \theta\) como la relación entre la longitud del arco y el radio de curvatura:

¿Cuáles son 3 ejemplos de movimiento angular?

Los ejemplos de movimiento angular son frecuentes. Por ejemplo, la rotación de una rueda de bicicleta, un tiovivo, una peonza de juguete, un robot de cocina, una centrifugadora de laboratorio o la órbita de la Tierra alrededor del Sol.

¿Cuál es un ejemplo de velocidad angular en el deporte?

En deportes como el críquet o el béisbol, el jugador debe mover el bate para golpear la pelota. El movimiento del swing es un tipo de movimiento angular. El bateador balancea el bate con una velocidad angular constante alrededor de un eje.

¿Cuáles son ejemplos de velocidad angular constante?

El movimiento angular más sencillo es aquel en el que el cuerpo se desplaza a lo largo de una trayectoria curva a una velocidad angular constante, como cuando un corredor recorre una trayectoria circular o un automóvil toma una curva.

Ejemplos de movimiento angular

donde una rotación angular Δθ tiene lugar en un tiempo Δt. Cuanto mayor sea el ángulo de rotación en un tiempo determinado, mayor será la velocidad angular. Las unidades para la velocidad angular son grados por segundo (º/s), radianes por segundo (rad/s) o revoluciones por minuto (rpm), en su caso.

La velocidad angular se utiliza de dos formas en biomecánica. Nos interesa la velocidad angular media o la velocidad angular instantánea. La velocidad angular media nos indica el tiempo que tarda algo en girar a través de un determinado desplazamiento angular. La velocidad angular instantánea nos dice lo rápido que algo gira en un instante de tiempo específico. La velocidad angular media del swing de un tenista puede determinar si toca o no la pelota, pero es la velocidad instantánea de la raqueta en el momento del contacto con la pelota la que determina la rapidez y la distancia a la que llegará la pelota. En los deportes en los que las rotaciones de todo el cuerpo son importantes (saltos de trampolín, gimnasia), la velocidad angular es un factor determinante para saber si el atleta completará o no un determinado número de giros o volteretas antes de aterrizar.

Velocidad angular del eje

La velocidad a lo largo de una línea recta se mide en unidades de longitud divididas por el tiempo. En la física moderna, suele ser metros por segundo (m-s-1). A estas alturas ya deberías tener mucha experiencia trabajando con velocidades lineales y los vectores que las representan.

Las cosas son diferentes en el mundo rotacional. En el mundo rotacional, medimos la velocidad en un movimiento circular en términos del ángulo recorrido dividido por el tiempo, normalmente en unidades de grados por segundo o radianes por segundo (rad-s-1).

donde Δθ es el cambio de ángulo sobre el cambio de tiempo, Δt. Recordemos que una barra sobre una cantidad en este contexto significa "media" o "promedio". En un cálculo de este tipo, no tenemos detalles sobre la aceleración durante el periodo de tiempo Δt, así que, al igual que vimos para la velocidad lineal, se trata de un promedio entre dos puntos finales:

Es posible que hayas observado girar un neumático de bicicleta y te hayas dado cuenta de que el neumático se mueve mucho más rápido que el buje en el centro. Tu observación es correcta. Mientras que la velocidad angular del buje y del neumático son iguales, sus velocidades lineales son diferentes.

Ejemplo de velocidad angular instantánea

En el capítulo 6, Movimiento circular uniforme y gravitación, sólo se trató el movimiento circular uniforme, que es el movimiento en un círculo con velocidad constante y, por lo tanto, velocidad angular constante. Recordemos que la velocidad angular [látex]\boldsymbol{\omega}[/látex]se definió como la tasa de cambio de ángulo en el tiempo [látex]\boldsymbol{\theta}:[/látex]

donde[latex]\boldsymbol{\theta}[/latex]es el ángulo de rotación como se ve en la Figura 1. La relación entre la velocidad angular[latex]\boldsymbol{\omega}[/latex]y la velocidad lineal[latex]\boldsymbol{v}[/latex]también se definió en el Capítulo 6.1 Ángulo de rotación y velocidad angular como

donde[latex]\boldsymbol{r}[/latex]es el radio de curvatura, también visto en la Figura 1. Según la convención de signos, la dirección contraria a las agujas del reloj se considera positiva y la dirección contraria a las agujas del reloj negativa.

La velocidad angular no es constante cuando una patinadora tira de sus brazos, cuando un niño pone en marcha un tiovivo desde el reposo o cuando el disco duro de un ordenador se detiene al apagarse. En todos estos casos, se produce una aceleración angular, en la que[latex]\boldsymbol{\omega}[/latex]cambia. Cuanto más rápido se produce el cambio, mayor es la aceleración angular. La aceleración angular[latex]\boldsymbol{\alpha}[/latex]se define como la tasa de cambio de la velocidad angular. En forma de ecuación, la aceleración angular se expresa de la siguiente manera:

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